tipos y partes de un motor eléctrico

La idea básica de un motor eléctrico es muy simple: pones electricidad en un extremo y un eje (varilla metálica) gira en el otro extremo, dándote el poder de accionar una máquina de algún tipo. ¿Cómo funciona esto en la práctica? ¿Exactamente cómo se convierte la electricidad en movimiento?

Para encontrar la respuesta a eso, tenemos que retroceder en el tiempo casi 200 años. A continuación responderé a estas preguntas y a otras que irán surgiendo para que te queden claros sus principios de funcionamiento.

¿Qué es un motor eléctrico?

El motor eléctrico es una máquina electromecánica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. En otras palabras, los aparatos que producen una fuerza de rotación se conocen como motores.

El principio de funcionamiento del motor eléctrico depende principalmente de la interacción entre el campo magnético y el eléctrico.

Los motores eléctricos son importantes para la vida moderna, y se utilizan en aspiradoras, lavavajillas, impresoras de ordenador, bombas de agua, industrias manufactureras, coches, máquinas herramienta, imprentas, entre otros más usos.

¿Cuando se invento el motor eléctrico?

El vínculo entre la electricidad, el magnetismo y el movimiento fue descubierto originalmente en 1820 por el físico francés André-Marie Ampère (1775-1867) y es la ciencia básica detrás de un motor eléctrico. Pero, los inventores que hicieron posible la evolución del motor eléctrico hasta lo que hoy conocemos son los ingleses Michael Faraday (1791-1867) y William Sturgeon (1783-1850), así como el americano Joseph Henry (1797-1878).

Funcionamiento de un motor eléctrico

Los principales principios físicos que rigen el funcionamiento de un motor eléctrico se conocen como la ley de Ampère y la ley de Faraday.

El primer principio establece que un conductor eléctrico que se encuentra en un campo magnético experimentará una fuerza si cualquier corriente que fluye a través del conductor tiene un componente en ángulo recto con ese campo. En consecuencia, la inversión de la corriente o del campo magnético producirá una fuerza que actuará en la dirección opuesta.

El segundo principio establece que si un conductor se mueve a través de un campo magnético, entonces cualquier componente de movimiento perpendicular a ese campo generará una diferencia de potencial entre los extremos del conductor.

Cuando una corriente eléctrica comienza a desplazarse por un cable, crea un campo magnético a su alrededor. Si colocas el cable cerca de un imán permanente, este campo magnético temporal interactúa con el campo del imán permanente.

Sabrás que dos imanes colocados cerca uno del otro se atraen o repelen. De la misma manera, el magnetismo temporal alrededor del cable atrae o repele el magnetismo permanente del imán, y eso es lo que hace que el cable rote.

Es decir, su funcionamiento se basa utilizando principios del electromagnetismo, lo que demuestra que se aplica una fuerza cuando una corriente eléctrica está presente en un campo magnético. Esta fuerza crea una fuerza de torsión en un bucle de alambre presente en el campo magnético, que hace que el motor gire y realice un trabajo útil.

componentes de un motor eléctrico y que hace
Partes de un motor eléctrico universal

Partes de un motor eléctrico

Un motor eléctrico tiene dos elementos esenciales. El primero, es un componente estático que consiste en materiales magnéticos y conductores eléctricos para generar campos magnéticos de una forma deseada, al que se le denomina estator.

El segundo, que también está formado por conductores magnéticos y eléctricos para generar campos magnéticos de forma que interactúen con los campos generados por el estator, es conocido como el rotor.

El rotor comprende el componente móvil del motor, que tiene un eje giratorio para conectarse a la máquina que se está impulsando y algún medio para mantener un contacto eléctrico entre el rotor y la carcasa del motor.

En funcionamiento, la corriente eléctrica suministrada al motor se utiliza para generar campos magnéticos tanto en el rotor como en el estator. Estos campos se empujan entre sí, con el resultado de que el rotor experimenta un par y, por consiguiente, gira.

Los motores eléctricos tienen muchas partes de trabajo diferentes para que puedan girar continuamente, proporcionando energía según sea necesario. Así mismo,  pueden funcionar con corriente continua (DC) o con corriente alterna (AC), y ambas tienen sus ventajas y desventajas.

¿Cuáles son los tipos de motores eléctricos?

Los motores eléctricos se clasifican principalmente en dos tipos o categorias, dependiendo del tipo de energía eléctrica aplicada: motores de corriente continua (DC) y motores de corriente alterna (AC).

Motor de corriente alterna

El motor de CA convierte la corriente alterna en energía mecánica. Se clasifica en tres tipos: motor de inducción, motor sincrónico y motor lineal.

1. Motor de inducción

La máquina que no funciona a velocidad síncrona se llama motor de inducción o asíncrono. Este motor utiliza el fenómeno de inducción electromagnética para transformar la energía eléctrica en energía mecánica.

De acuerdo con la construcción del rotor, hay dos tipos de motor de inducción:

  • Rotor jaula de ardilla: El rotor jaula de ardilla disminuye el zumbido y el bloqueo magnético del rotor.
  • Rotor tipo de herida: Este rotor también se conoce como el rotor de anillo colector, y el motor que utiliza este tipo de rotor se conoce como el rotor de herida de fase.

Por las fases, el motor de inducción se clasifica en dos tipos:

  • Motor de inducción monofásico: La máquina que cambia la energía eléctrica de CA de una fase en energía mecánica mediante un fenómeno de inducción electromagnética se conoce como motor de inducción monofásico.
  • Motor de inducción trifásico:  El motor que convierte la energía eléctrica CA trifásica en energía mecánica, se conoce como motor de inducción trifásico.

2. Motor lineal

Los motores que producen la fuerza lineal en lugar de la fuerza rotacional se conocen como motores lineales. Como característica principal tienen un rotor y un estator desbobinado. Este tipo de motor se utiliza en puertas correderas y en actuadores.

3. Motor síncrono

La máquina que cambia la corriente alterna en energía mecánica a la frecuencia deseada se conoce como el motor síncrono. En este tipo , la velocidad del motor se sincroniza con la frecuencia de la corriente de suministro.

La velocidad sincrónica se mide en relación con la rotación del campo magnético, y depende de la frecuencia y los polos del motor. El motor síncrono se clasifica en dos tipos: el de reluctancia y el de histéresis.

  1. Motor de reluctancia: El motor cuyo proceso de arranque es similar al de un motor de inducción y que funciona como un motor síncrono se conoce como motor de reluctancia.
  2. Motor de histéresis: El motor de histéresis es el tipo de motor síncrono que tiene la cámara de aire uniforme y no tiene ningún sistema de excitación de corriente continua. El par en el motor es producido por la histéresis y la corriente de remolino del motor.

Motor de corriente continua

Una máquina que convierte la energía eléctrica de DC en energía mecánica se conoce como motor de corriente continua. Su trabajo depende del principio básico de que cuando se coloca un conductor de corriente en un campo magnético, se ejerce una fuerza sobre él y se desarrolla un par.

El motor de corriente continua se clasifica en dos tipos, es decir, el motor autoexcitado y el excitado por separado.

1. Motor de excitación independiente

En este tipo de motor eléctrico, el bobinado de CC es excitado por una fuente de CC independiente. Con la ayuda de la fuente separada, el bobinado de la armadura del motor es excitado y produce corriente.

2. Motor autoexcitado

Por la conexión del bobinado de campo, el motor de corriente continua autoexcitado se clasifica además en tres tipos: de excitación serie, de excitación shunt o derivación y el motor de excitación compuesta o compund.

  • Motor de excitación serie: En este motor el bobinado de campo está conectado en serie con la estructura del motor.
  • Motor de excitacion (shunt) o derivación: El motor en el que el bobinado de campo se coloca en paralelo con la estructura, se conoce como motor de derivación
  • Motor de excitación compuesta (compund): El motor de corriente continua que tiene tanto la conexión en paralelo como en serie del bobinado de campo se conoce como el rotor de bobina compuesta. Además, el motor de bobinado compuesto se clasifica en motor de corto y largo recorrido:
    • Motor de derivación corto – Si el bobinado del campo de derivación sólo es paralelo a una estructura del motor y no al campo en serie, se le conoce como la conexión de derivación corta del motor.
    • Motor de derivación larga – Si el bobinado del campo de derivación es paralelo tanto a la estructura como al bobinado del campo en serie, entonces el motor se conoce como el motor de derivación larga.

Además de los motores mencionados, hay varios tipos de máquinas especiales que tienen características adicionales como el motor paso a paso (Stepper) o motor de pasos, los servomotores AC y DC, entre otros.

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